机械课程设计--正式版.doc

机械设计基础课程设计计算说明书课 题 带式运输机的传动装置 院 系 电子信息工程学系 专业班级 姓 名 学 号 年 级 2009级 指导教师 二零一二年一月目录：一、传动方案拟定 3二、电动机的选择 4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比 4四、传动装置的运动和动力设计 5五、普通v带的设计6六、齿轮传动的设计7七、传动轴的设计 9九、键连接的设计 14十、滚动轴承的设计 14十一、联轴器的设计 17十三、箱体的设计17十二、设计小结 171课程设计的内容和任务课程设计一般选择机械传动装置或简单机械作为设计课题（比较成熟的题目是以齿轮减速器为主的机械传动装置），设计的主要内容一般包括以下几个方面：1、拟订，计算传动装置的运动和动力参数；3、进行传动件、分析传动装置的设计方案；2、选择电动机的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；4、设计说明书1份。5、轴系零件装配图一张。课程设计要求在2周时间内完成以下任务：1、在a3图纸上绘制减速器低速轴部件装配图一张；2、用a4纸书写完成说明书一份，装订成册。2工作组题号：27参数：输送带牵引力f=2300n 输送带速度v=1.60m/s滚筒直径d=400mm3工作条件1、带式输送机送碎粒物料，如含物型砂、煤等。2、输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3、工作机传动效率为0.96。 4、使用期限10年，每年300个工作日，每日工作16小时.二传动装置的总体设计1方案简图运输带滚筒减速器v带传动凸缘联轴器电机弹性套柱销联轴器齿轮1齿轮2fv根据设计要求及工作条件确定为一级圆柱齿轮减速器2电动机的选择3.确定总传动比和各级传动比4计算传动装置各轴的运动和动力参数目前应用最广泛的是y系列自扇三相异步电动机，其结构简单，起动性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体，无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。1、 确定电动机的功率2、 选择电动机类型，按已知工作条件和要求选用y型全封闭笼型三相异步电动机。3、 选择电动机功率，工作机所需的电动机输出功率为：pd= pw / pw=fv/1000 因此pd=fv/1000 带传动 圆柱齿轮 联轴器 滚筒 4轴承 0.950.970.970.960.990.99 0.816 所以 pd =23001.60/10000.816=4.51kw4、 确定电动机转速卷筒轴的工作转速 n=601000v/3.14d=6010001.60/（3.14400）=76.43r/min按推荐的合理传动比范围，取v带传动的传动比i1=2-4，一级圆柱齿轮传动比i2=3-6,则合理总传动比的范围为ia=624故电动机转速的可迭范围为：nd=ian=（624）76.43=459.781834.32r/min符合这一范围的同步转速有750r/min 1000r/min 1500r/min再根据计算出的容量由设计手册查出有三种适用的电动机型号其技术参数及传功比的比较情况见下表：电动机转速（r/min）传动装置的传动比方案电动机型号额定功率ped/kw同步转速满载转速总传动比带传动比齿轮传动比1y160m2-85.57507207.8232.612y132m2-65.5100096010.533.143.353y132s-45.51500144015.633.54.47综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及带传达动和减速器的传动比，可见第二方案比较合适。因此选用型号为y132m2-6所选电动机额定功率ped=5500w，满载转速=960r/min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑，所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示：中心高h外型尺寸l(ac/2+ad)hd底角安装栓孔直径ab地脚螺栓孔直径k轴伸尺寸de装键部位尺寸fgd1325153453152161781238801041总传动比：ia nm /n 由已知条件和计算结果、计算传动装置各轴的运动和动力参数：1、 各轴的转速轴 ni=/=960/3.06=313.73r/min轴 nii=/i1=960/4.13.06=76.52r/min卷筒轴 niii=nii=76.52r /min2、 各轴的输入功率轴pi=pd01= pd1=4.510.95=4.28kw轴pii=pi12= pd0123=4.510.950.990.97=4.11kw卷筒轴piii= pii12= pii24=4.110.970.96=3.95kw3、 各轴输入转矩 td=9550pd/nm=95504.51960=44.86nmiii轴输入转矩轴 ti=95504028313.73=130.28nm轴 tii=9550401176.52=513.49nm卷筒轴tiii=95503.9576.52=492.42nmpd=7.4kwy132m2-6所选电动机额定功率ped=5500w，满载转速nm=960r/min 参数轴名转速nr/min输入功率p(kw)输入扭矩（nm）电动机轴960轴313.734.28130.28轴76.524.11513.49卷筒轴76.523.95492.42三 计算传动装置的运动和动力参数计算项目计算说明计算结果四.带的设计v带轮设计解：选择v带型号1、 由书本p218表格13-8查得ka=1.2 由式pc=kaped得pc=1.25.5=6.6kw 再由n1=960r/min查p219图13-15选b型v带2、 确定带轮基准直径并验算带速由查p219图13-15可知，推荐的带轮基准直径125140mm 根据表13-9取d1=140mm所以d2=（1-）d1n1/n2=（1-0.02）140960/313.73=419.83mm取标准直径d2=430mm带速v=d1n1/601000=3.14140960/(601000)=7.03m/sv在5-25m/s范围内，所以两带轮直径合适3、 确定带长和中心矩初步选取中心距a0=1.5（d1+d2）=1.5（140+430）=855mm取a0=800mm，符合0.7(140+375)a02(140+375)由公式知：l0=2a0+（d1+d2）/2+（d2-d1）/4a0 =2855+3.14(140+430)/2+(430-140) /4855 =2629.49mm由表（13-2）取ld=3150mm由式（7-14）得a a0+(ld-l0)/2 =855+(3150-2629.49)/2 =1115.255mm d1=140mmd2=430mm计算项目计算说明计算结果四.带的设计 验算小带轮包角x由式（7-15）知 a1=180 -（d2-d1）57.3 /a =180 -(430-140)57.3 /1115.255 =165.1 120 合适4、 确定v带根数z=pc/（po+po）kakl令 n1=960r/min，d1=140mm，查课本p214表13-3得p0=2.08 传动比ii=d2/d1（1-）=430/140（1-0.02）=3.134查表p216表13-5得 p0=0.3kw查课本p217表13-7、由1=165.1 得k=0.96查p212表13-2得kl=1.07z=6.6/(2.08+0.3)0.961.07=2.70取z=3 根5、计算对轴的压力q查得q=0.17kg/m单根v带的初拉力为 f0=(500pc/zv)(2.5/ka-1)+qv =(5006.6/37.03)(2.5/0.96-1)+0.177.03 =259n 作用在轴上的压力q为 q=2zf0sin1/2=23259sin（165 /2） =1540n6、v带轮结构设计(略)z=3计算项目计算说明计算结果五.设计齿轮传动设计齿轮传动1、选择材料热处理方式 根据工作条件一般用途的减速器采用闭式传动软齿面，查课本166表11-1得小齿轮 40mnb 调质处理 齿面硬度为241- 286hbs hlim1=730mpa fe1=600mpa大齿轮 zg35simn 调质处理 齿面硬度为241-269 hbs hlim2=620mpa fe2=510mpa2、确定许用接触应力由于属闭式传动软齿面，故按齿面接触弧度，设计用齿根，弯曲强度校核，查课本171表11-5接触疲劳强度的最小安全系数，shmin=1.1， sfmin=1.25则两齿轮的许用接触应力为：h1=hlim1/shmin=730/1.1=664mpah2=hlim2/shmin=620/1.1=564mpaf1=fe1/ sfmin=600/1.25=480mpaf2=fe2/ sfmin=540/1.25=408mpa4、 齿面接触强度设计齿轮按8级精度制造。取载荷系数k=1.5（表11-3）齿宽系数d=0.8（表11-6） 小齿轮的转矩t1=9.55106p1/n1=95500004.28/313.73 =1.310 10 nmm 根据接触强度设计小齿轮的分度圆直径，标准齿轮d1d1=74.75mm4、几何尺寸计算 齿数取z1=32，则z2=324.1131 故实际传动比i=131/32=4.09 齿轮模数 m=d1/z1=74.75/32=2.34mm 齿轮宽度 b=d xd1=0.874.75=59.8mm 取b1=70，b2=65 查p57表4-1取m=2.5 实际d1=zm=322.5=80mm d2=1312.5=327.5mm中心矩 a=（d1+d2）/2=203.75mm5、校核齿根弯曲强度 齿形系数yfa1=2.56（课本图11-8），ysa1=1.63yfa2=2.13 ysa2=1.81安全值合适。6、齿轮的圆周速度 对照p168表11-2 可选用8级精度是合宜的d1=94mmd2=462a=276mmm=3z1=30z2=154b1=80mmb2=85mm计算项目计算说明计算结果五.设计齿轮传动 分度圆直径d1=mz1=2.532=80mm d2=2.5131=327.5mm 齿顶高 ha=ham=12.5=2.5mm齿根高 hf=(ha+c)m=(1+0.25)2.5=3.125mm 全齿高 h=ha+hf=3+3.75=6.75mm 齿顶圆直径da1=d1+2ha=80+22.5=85mm da2=d2+2ha=327.5+22.5=332.5mm 齿根圆直径df1=d1-2hf=80-23.125=73.75mm df2=d2-2hf=327.5-23.125=321.25mm 中心矩 a=（d1+d2）/2mm=203.75 齿宽 b=dd1=0.874.75=59.8mm 取b2=65mm b1=70mm（需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数）：轴孔直径d=70mm轮毂直径d1=1.6d=1.650=112 mm； 取d1=110mm轮毂长度l=b2=1.5d=105mm轮缘厚度0=（34）m=68 mm； 取0=8 mm轮缘内径d2=da2-2h-20=468-26.75-28=438.5 mm 取d2=440 mm腹板厚度c=0.3b2=0.375=31.5 mm； 取c=32 mm腹板中心孔直径d0=0.5（d2+d1）=275mm腹板孔直径d0=0.25（d2-d1）=0.25（440-80）=82.5mm；取d0=82mm齿轮倒角n=0.5 m=1.6mm7、确定齿轮结构，绘制齿轮工作图d1=80mmd2=327.5mmha=2.5mmhf=3.125mmh=6.75mmda1=85mmda2=332.5mmdf1=73.75mmdf2=321.25mma=203.75mmb1=70mmb2=65mm六主动轴轴的计算说明1、选择轴的材料确定许用应力高速轴的材料应与小齿轮原选定材料相同，即40mnb调质。2、精估最小轴径 dc=（10798）=40.6637.24mm轴上开一键槽将轴径增大4%d1.04=（40.6637.24）1.04=42.2938.7mm由设计手册取标准直径d1=40mm3、轴初步设计，绘制轴结构草图 。6b=600mpa6b-1=55mpa计算项目计算说明计算结果六主动轴根据轴上零件的位置，齿轮、套筒、左轴承、轴承差和大带轮由左端装配，右轴承从右端装配，轴上零件要做到定位准确，固定可端，因为是直齿轮，采用深沟球轴承，嵌入式轴承轴承盖使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。1、轴的结构设计2、轴径确定 d1=40mm由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。要确定轴的形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考资料1第267页图14.8，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向定位采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，轴向采用过盈配合固定。计算d2：d2=d1+2a1=d1+2(0.070.1) d1=34.236因d2必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取d2=35mm计算d3：d3=d2+（15）=3641mm，且d3必须与轴承的内经一致，圆整d3=40mm，初选轴承型号为6008,查附表可知，b=15mm，d=68mm，cr=17kn,ca=11.8kn计算d4：d4=d3+（15）取d4=4146mm，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取d4=45mm计算d5：d5=d4+2a4=d4+2（0.070.1）d4=51.354取d5=55mm计算d6 d6=d3=40mm，同一轴上的轴承选择同一型 号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。电动机轴各阶梯轴直径列表如下：名称d1d2d3d4d5d6直径（mm）3035404555403、齿轮受力计算 分度圆直径d1=mz2=330=90mm 转矩t1=123.00nm ,p1=4.42kw 圆周力ft=2t1/d1=2123000/90=2733n 径向力fr=fttan20=945n4、轴长支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：rha=rhb=ft/2 =2733/2=1367n垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则fa=0那么rva=rvb =fr/2=473 n5、画弯矩图 水平弯矩 mhc=0.5lrha=0.51171367=79970nmm v面内弯矩圆（e） mvc=0.5 lrva=0.5117473=27671 nmm6、求合成弯矩 7、作扭矩图c点左 c点右 t=t1=ft d1/2=273390/2=122985nmm 8、作危险截面当量弯矩图（图e）该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.59d1=33d2=40mmd3=45mmd4=93mmd5=51mmd6=45mm计算项目计算说明计算结果六主动轴9、校核危险截面轴径 45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材111 c剖面的轴径 故：强度足够 计算项目计算说明计算结果七.从动轴轴的计算说明1、选择轴的材料确定许用应力普通用途，中小功率减速器定用45钢正火处理，由表11-1查得6b=600mpa,由表6b-1=55mpa2、精估最小轴径 da轴上开一键槽将轴径增大5%d1.05=（42.5446.91）1.05=44.6749.26，取标准值d=50mm该轴外端安装联轴器，为补偿轴的偏移，选用弹性柱销联轴器。取tc=kt=1.19.55106599.82=659.8n.mm查手册选用hl4弹性柱销联轴器孔径d1=50mm与轴外伸直径相符3、轴初步设计绘制轴结构草图 根据轴上零件的位置，齿轮、套筒、左轴承、轴承盖和联轴器左端装配，右轴承从右端装配，轴上零件要做到定位准确固定可靠。直齿轮无轴何力，采用深沟球轴承，凸缘式轴承盖，使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。4、轴的结构设计5、轴径确定 d1=50mm d2=d1+2h=d1+20.07d1=50+2(0.070.1)=5760mm该段装毡圈取标准直径d2=60mmd3=d2+（15）mm=6165mm 取标准值d3=65mm（符合轴承内径，便于轴承装拆）轴承型号初选为6013深沟球轴承 d4=d3+（15）mm=6671mm为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取=70mm d5=d4+2h=70+2(0.070.1)70=79.884mm 取 d5=80mmd6=d3=65mm同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型d7,安装联轴器的外伸轴段，d7=50名称直径（mm）50606570806550计算说明计算说明计算结果七.从动轴6、齿轮受力计算 分度圆直径d2=mz=3154=462mm 转矩t=9.55106p/n=9550000x4.2/66.83=600180n.mm 圆周力ft=lt/d=2600180/462=2598n 径向力fr=fttana=946n 因为是直齿轮，所以轴向力:fa=0n7、轴径强度校核水平面支反力rha=rhb=0.52598=1299n 垂直面支反力rva=rvb=0.5946=473n4、绘弯矩圆 水平弯矩mhc=0.5lrha=0.51171299=75992n.mm垂直弯矩mvc=0.5lrva=0.5117473=27671n.mm5、合成弯矩圆 mc=80873nmm 6、作扭矩图c点左 t=0 n.mmc点右 t=t1=ftd2/2=2598462/2=600138n.mm8、作危险截面当量弯矩图 该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.599、校核危险截面轴径45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材111 c剖面的轴d3=50mm39.3n.mm 故：强度足够计算项目计算说明计算结果八.主动轴轴承的校核主动轴轴承的校核6008深沟球轴承型额定静载荷cor=11800n基本当量动载荷cr=17000n，预期寿命l=48000hfr=945n由表12-11 查得x=1，y=0当量动载p= xfr=1945n=945n计算轴承寿命温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数所以选择轴承6008合适九 从动轴轴承的校核6013深沟球轴承 额定静载荷cor=24800n，基本当量动载荷cr=32000n，预期寿命lh=48000h fr=946n由表12-11查得x=1，y=0 fp=1.5 当量动载p= xfr=1946n=946n计算轴承寿命温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数所以选择轴承6013合适10 键的选择与校核材料选择及其许用挤压应力选